PSA制氮机

1、PSA制氮原理简介


变压吸附（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）气体分离技术是非低温气体分离技术的重要分支，它在当今世界的现场供气方面具有不可替代的地位。
PSA技术具有以下优点：
* 产品纯度可以随流量的变化进行调节；
* 在低压和常压下工作，安全节能；
* 设备简单，维护简便
* 微机控制，全自动无人操作。
关于吸附剂
吸附剂是PSA制氮设备的核心部分。一般地，PSA制氮设备选择的是碳分子筛，它吸附空气中的氧气、二氧化碳、水分等，而氮气不能被吸附。

变压吸附的原理
在吸附平衡情况下，任何一种吸附剂在吸附同一气体时，气体压力越高，则吸附剂的吸附量越大。反之，压力越低，则吸附量越小。如下图所示：













如上所述，在空气压力升高时，碳分子筛将大量吸附氧气、二氧化碳和水分。当压力降到常压时，碳分子筛对氧气、二氧化碳和水分的吸附量非常小。
变压吸附设备主要由A、B二只装有碳分子筛的吸附塔和控制系统组成。当压缩空气（压力一般为0.7Mpa左右）从下至上通过A塔时，氧气、二氧化碳和水分被碳分子筛所吸附，而氮气则被通过并从塔顶流出。当A塔内分子筛吸附饱和时便切换到B塔进行上述吸附过程并同时对A塔分子筛进行再生。所谓再生，即将吸附塔内气体排至大气从而使压力迅速降低至常压，使分子筛吸附的氧气、二氧化碳和水分从分子筛内释放出来的过程。
2、变压吸附制氮技术的背景介绍
氮在自然界中分布很广，是空气的主要成份，主要以单质分子氮的形式存在于大气之中。在干燥空气中，氮的体积约占空气的五分之四。因此，空气是制取氮气的*大原料库，它取之不尽，用之不竭。
长期以来，人们一直在寻找比深冷法更简便的空分方法---PSA。
早在1960年，Skarstrom提出了PSA专利，他以5A分子筛为吸附剂用一个二床PSA装置，实现从空气中分离出富氧，并于60年代投入工业生产。
1970年，PSA技术在工业应用取得了突破性的进展，*先应用于空气干燥与净化。
1976年，PSA技术随着吸附剂的快速发展实现了从空气中分离氮气。（70年代，西德埃森矿业研究所成功地开发了碳分子筛，为PSA空分制氮铺平了道路，引起了广泛的关注。）
之后，国内外积极运用PSA气体分离理论，竟相研究和开发碳分子筛空分制氮技术。近三十多年来，我国的变压吸附工业发展很快，在吸附剂和工艺技术等方面取得了突破性发展，技术日益成熟，设备向大型化发展。
3、PSA制氮机系统的特点、工艺说明及系统组成
3.1创跃积累了多种行业和领域的工业市场应用经验，系统具有以下特点：
* 吸附在常温下进行，不涉及绝热问题、工艺流程简单、能耗少、投资省、运行成本*低；
* 系统设计合理，运行可靠，使用安全，可无人值守；
* 设备开停机方便，启动快（在开机10～30分钟后即可供气），操作维护简单、撬装方便、装置适应性好；
3.2 创跃（PSA）制氮机系统工艺说明
3.2.1制氮机流程概述
首先由空压机（螺杆式）提供压缩空气，经空气储罐除去压缩气中的液态水和油，再经由冷干机、三级过滤器、活性炭过滤器除去压缩空气中的水、油、粉尘，为制氮机（氮气发生器）提供纯净的、稳定的压缩空气，也就是我们产生成氮气的原料。再经过制氮机通过变压吸附进行氧、氮分离，生产出氮气；氮气经过氮气精密分析仪器实现再线检测，并同时实现不合格气体自动放空和报警(可配)，全程接口实现无人操作。
3.2.2制氮机技术指标
3.2.３制氮机组技术特点
制氮技术由德国CarboTech公司提供；
氮气发生器的主要部件全部由德国进口
可靠的阀门控制 ----- 德国宝德气动阀
先进的控制系统 ----- 三菱PLC或德国西门子可编程控器(PLC)
准确的分析仪器 -----燃料氧电极，二年不用更换
焊 接 管 道为-----碳钢（和304不锈钢两种）
独特的压紧技术 ----- 德国Carbo Tech “暴风雪法”的装填技术，此技术代表国际*新的装填方式，在结构方面使制氮机的气流分布均匀、充分、无“死角”。顶部采用Carbo Tech椰垫形成无数个细小的纤维弹簧，使碳分子筛受力均衡，无受力盲区。
3.2.４氮气发生器流程细述
中压吸附：由于碳分子筛表面的微孔大小与氧分子直径大小相差无几，在中压情况下，碳分子筛会选择吸附压缩空气中的氧气，对氮气不吸附，故氮气由吸附塔顶部流出，从而实现产氮。
常压再生：在迅速放空情况下，碳分子筛会释放所吸附的氧气，使分子筛得到再生，以便下一次使用。
两塔均压：一吸附塔工作结束后，在两秒（时间可设定）内，工作结束塔的气体向准备工作的吸附塔吹气，这样减少升压时间，同时压力变化较从大气压升至工作压力小，减少分子筛冲刷，增加产气量。
反吹冲洗：工作塔会由少量氮气对放空塔进行冲洗，将分子筛中没有放空的余氧赶掉，是再生塔的分子筛再生更充分。
氮气升压：利用氮气缓冲罐的纯气对吸附塔进行升压，提高产气率，提高气体纯度，实现开机以后快速达到指定纯度。